西门子S7-300PLC模块

西门子S7-300PLC模块

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中国北京，2016年7月12日

2016西门子工业论坛，7月12-13日，北京会议中心

?  以“数字化双胞胎”为基础的数字化企业解决方案是实现中国工业转型升级的切实之路

?  支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型

?  打造成功案例，携手本土合作伙伴推进“中国制造2025”

?  全景呈现“数字化企业”生产实景，指明实现“工业4.0”技术路线

2016西门子工业论坛今天在北京会议中心隆重开幕。做为工业领域、*的“思想盛宴”，为期两天的论坛以“迈向工业4.0——数字化企业进程”为主题，围绕中国工业在当前经济转型中所面临的现实挑战，就推进“中国制造2025”的切实路径进行了深入探讨。论坛将吸引2000余位来自各行业的客户、专家及合作伙伴等。西门子股份公司数字化工厂集团*执行官Jan Mrosik博士和西门子股份公司过程工业与驱动集团*执行官Juergen Brandes博士专程出席大会并发表主旨演讲。

在本次论坛上，西门子面向中国工业界全面、翔实地展示了其*的数字化企业解决方案。凭借这一解决方案，西门子支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型，为从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务的各个环节打造*的、无缝的数据平台，形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像。西门子形象地称之为“数字化双胞胎”（Digital Twins），包括“产品数字化双胞胎”、“生产工艺流程数字化双胞胎”和“设备数字化双胞胎”，完整真实再现整个企业，从而帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，而在生产过程中也可同步优化整个企业流程，终打造高效的柔性生产、实现快速创新上市，锻造企业持久竞争力。

“‘工业4.0’与‘中国制造2025’的核心目标是*的。西门子的数字化企业提供了切实的解决方案。”西门子大中华区*执行官赫尔曼（Lothar Herrmann）在论坛上表示，“作为中国企业创新发展优秀的合作伙伴，西门子将继续助力中国工业的可持续发展，并终为消费者创造更美好的生活。这正是我们所提出的‘博大精深，同心致远’。”

西门子数字化企业解决方案满足各阶段、各种规模的工业客户的多样化需求

西门子数字化企业解决方案涵盖了工业软件、工业通讯、工业信息安全以及基于数据的服务。这一平台将虚拟世界与现实世界*融合成为一个联网“生态系统”，使过程工业和离散工业客户均可获益于产品与生产的整个生命周期内数据的全面集成。正是这种高度*的数据集成使“工业4.0”成为可能。

“利用从设计到生产的‘闭环制造’中高度*的数据模型，我们在产品开发（PLM）和生产制造执行（MES）环节之间形成了一条双向流动的数据流，实现协同制造和柔性生产。”西门子（中国）有限公司执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨表示，“全局的数据集成和历史数据的不断迭代，使得设计与生产模型得以精确地持续改善和优化，使传统的敏捷设计、精益生产迸发出突破性的生产力提升。”

“数字化是过程工业实现跨越式生产力增长的关键。”西门子（中国）有限公司执行副总裁、过程工业与驱动集团总经理林斌解释说，“西门子针对工厂生命周期的各个环节提供了从一体化工程到一体化运维的解决方案。我们也是一家提供从设计、工程调试到运维和服务一体化解决方案的供应商。”

与本土合作伙伴携手推进“工业4.0”落地中国

西门子一直致力于帮助中国客户打造数字化企业，以切实可行的数字化技术、产品、解决方案和服务助力中国多个行业的合作伙伴实现产业转型升级。西门子与多家国内企业建立战略合作伙伴关系，共同推动中国工业企业的数字化企业进程。在本次的论坛上，西门子特别邀请了位列前三的汽车冲压设备制造商济南二机床集团有限公司和中国优秀的煤化工工程企业赛鼎工程有限公司代表，分享与西门子共同打造数字化企业的经验。

“2010年起，济南二机床开始使用西门子数字化企业解决方案，由此迈出了数字制造的坚实一步。”济南二机床集团有限公司副总经理张世顺在大会上表示，“汽车产业发展瞬息万变，济南二机床能够满足不断变化的市场需求，很重要的原因在于对数字制造理念的贯彻实施，而与西门子的合作正使我们的数字化之路越走越宽。”

“西门子一体化工程到一体化运维的解决方案，能够确保工程和运营阶段之间实现无缝的数字化移交和*的数据流。”赛鼎工程有限公司总经理张庆庚表示，“基于西门子技术的赛鼎数字化工厂解决方案能够帮助煤化工企业进一步提升工程效率、运营效率、降低运营成本、提高质量，助力煤化工企业实现智能化。”

2016西门子工业论坛现场为观众实景描绘“工业4.0”蓝图

论坛现场1500平米的展区诠释了西门子从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务的*解决方案，将“数字化企业”乃至“工业4.0”的应用场景带到观众面前。通过展示咖啡机数字化工厂、智能传送系统、气化炉等项目场景，集中演示通过各环节间双向流动的数据使精益生产、柔性生产和持续改善成为可能，终提高竞争力。此外同期举办的五场主题论坛集中展示了西门子从工业软件、离散工业、过程工业、机床行业的数字化，到运维与服务等诸多解决方案。

凭借创新的数字化企业解决方案、植根中国140余年的丰富经验和诸多成功案例，西门子将继续携手中国合作伙伴打造数字化企业，助推中国工业在转型升级过程中不断提升竞争力，为中国实现从“工业大国”到“工业强国”的目标作出贡献。

模拟量输入/输出（AI/AO）响应速度

模拟量输入响应速度

表1. CPU 模拟量输入响应时间

表2. 扩展模板模拟量输入响应时间

模拟量输出响应速度

表3. 信号模板和信号板模拟量输出响应时间

TC 模板响应时间

表4. TC 模板响应时间

说明：黄色部分数值同样适用于抑制 100 Hz 和 200 Hz 噪声。

RTD 模板响应时间

表5. RTD 模板响应时间

说明：黄色部分数值同样适用于抑制 100 Hz 和 200 Hz 噪声。

模拟量输入输出模块常见问题

 S7-1200 模拟量模块的输入/输出阻抗指标是多少？

答：详情可见《 S7-1200 系统手册 》的附录A 。

CPU 模拟量输入阻抗：

• 电压型信号：≥ 100 KΩ

信号模板模拟量输入阻抗：

• 电压型信号：≥ 9 MΩ
• 电流型信号：250Ω

信号模板及信号板模拟量输出阻抗：

• 电压型信号：≥ 1000 Ω
• 电流型信号：≤ 600 Ω

 S7-1200 模拟量模块的输入/输出信号传输距离？

答：模拟量模块的输入/输出信号传输距离，从接线方面考虑，使用双绞屏蔽电缆大可以连接 100 m 的长度， 还要考虑现场电磁干扰等现实状况。一般电压信号易受现场干扰且长距离传输也会造成信号的衰减，建议尽量近距离传输；电流信号相比电压信号抗干扰能力好些， 相对电压信号传输距离可适当加长。

 S7-1200 模拟量模块的输入过冲及溢出数值分别是多少？

对于电压测量范围，S7-1200 模拟量模块的电压输入值与模块通道显示数值对应关系如下图 1 所示：

过冲范围为 27649至32511；下冲范围为-27649至-32512

上溢范围为 32512至32767，下溢范围为 -32513至-32768

图 1 .SM1231 电压测量范围数值

对于电流测量范围，S7-1200 模拟量模块的电流输入值与模块通道显示数值对应关系如下图 2 所示：

过冲范围为 27649至32511；下冲范围为-1至-4864

上溢范围为 32512至32767，下溢范围为 -4865至-32768

 注意：当开路时，模拟量模块通道显示数值是32767。

图 2 .SM1231 电流测量范围数值

 SM1231 模拟量输入模块未使用通道如何处理？

答：应将未使用的电压输入通道短路。使用导线短接通道的正负两个端子，例如短接 0 通道的 0+ 和 0- 端子；

应将未使用的电流输入通道设置在 0 至 20 mA 范围。

热电偶模块常见问题

 S7-1200 TC 信号阻抗指标是多少？

答：SM1231 TC 和 SB1231 TC 阻抗参数一样。

• TC 信号：≥ 10 MΩ

 S7-1200 TC 信号传输距离？西门子S7-300PLC模块

答：SM1231 TC 和 SB1231 TC 信号传输距离参数一样。

• TC 信号：≤ 100 m；要求线路阻抗 ≤ 100 Ω

SM1231 TC 模块未使用通道如何处理？

答：对于 SM1231 TC 模块未使用通道， 可以采用以下方法做处理：

方法一：对该通道短路。使用导线短接通道的正负两个端子，例如短接 0 通道的 0+ 和 0- 端子；

方法二：对该通道禁用。在模块的“属性-常规”，对测量类型选择“已禁用”。 如下图 3 所示组态：

图 3. SM1231 TC 模块禁用未使用通道

 注意：不能将所有通道都选择“已禁用”。

 SM1231 TC 模块在通道测量类型选择“已禁用”或“热电偶”时，通道指示灯和数值分别是什么状态？

（1）通道测量类型“已禁用”：该通道的指示灯不亮，通道读数为大值 32767；

（2）通道测量类型“热电偶”，未使能“启用断路诊断”，如下图 4 所示：当通道接线存在开路，通道读数为随机值；

图 4.未使能“启用断路诊断”

（3）通道测量类型“热电偶”，使能“启用断路诊断”：当通道接线存在开路，此时模板 DIAG 指示灯红色闪烁，对应的通道的灯也红色闪烁， CPU ERROR 灯也红色闪烁； 同时诊断缓冲区报错“断路”，通道读数为大值 32767；如下图 5， 图 6 所示：

图 5.使能“启用断路诊断”

图 6.诊断缓冲区事件“断路”

（4）通道测量类型“热电偶”，通道短接，设为“内部参考”，则读到的数值/10为模板的内部温度值（例如：模块内部温度值为30.1℃， 读到数值为301）；如下图 7，图 8 所示：

图 7.内部参考

图 8. SM 1231 模块内部温度值

（5）通道测量类型“热电偶”，通道短接，设为“参数设置”，则读数为设定的温度值*10 （例如：50℃，读到数值为 500） ；如下图 9， 图 10 所示：

图 9. 参数设置和参考温度

图 10. 温度值读数

以上 5 种情况， 总结表格如下表 1 所示：

表 1. SM1231 TC 模块通道“已禁用”或“热电偶”，通道指示灯和数值状态

热电阻模块常见问题

 S7-1200 RTD 信号阻抗指标是多少？

答：SM1231 RTD 和 SB1231 RTD 阻抗参数一样。

• RTD 信号：≥ 10 MΩ

 S7-1200 RTD 信号传输距离？

答：SM1231 RTD 和 SB1231 RTD 信号传输距离参数一样。

• RTD 信号：≤ 100 m；要求线路阻抗 ≤ 20 Ω，对于10 Ω 的RTD则要求线路阻抗 ≤ 2.7Ω

功能图--扩展参数-回原点

“原点”也可以叫做“参考点”，“回原点”或是“寻找参考点”的作用是：把轴实际的机械位置和S7-1200程序中轴的位置坐标统一，以进行位置定位。 
一般情况下，西门子PLC的运动控制在使能位置定位之前必须执行“回原点”或是“寻找参考点”。 
“扩展参数-回原点”分成“主动”和“被动”两部分参数。

主动

在这里的“扩展参数-回原点-主动”中“主动”就是传统意义上的回原点或是寻找参考点。当轴触发了主动回参考点操作，则轴就会按照组态的速度去寻找原点开关信号，并完成回原点命令。

①输入原点开关：设置原点开关的DI输入点。 
②选择电平：选择原点开关的有效电平，也就是当轴碰到原点开关时，该原点开关对应的DI点是高电平还是低电平。 
③允许硬件限位开关处自动反转：如果轴在回原点的一个方向上没有碰到原点，则需要使能该选项，这样轴可以自动调头，向反方向寻找原点。 
④逼近/回原点方向：寻找原点的起始方向。也就是说触发了寻找原点功能后，轴是向“正方向”或是“负方向”开始寻找原点。

如果知道轴和参考点的相对位置，可以合理设置“逼近/回原点方向”来缩短回原点的路径。例如，以上图中的负方向为例，触发回原点命令后，轴需要先运行到左边的限位开关，掉头后继续向正方向寻找原点开关。

“上侧”指的是：轴完成回原点指令后，以轴的左边沿停在参考点开关右侧边沿。 
“下侧”指的是：轴完成回原点指令后，以轴的右边沿停在参考点开关左侧边沿。 
无论用户设置寻找原点的起始方向为正方向还是负方向，轴终停止的位置取决于 “上侧”或“下侧”。

⑥逼近速度：寻找原点开关的起始速度，当程序中触发了MC_Home指令后，轴立即以“逼近速度”运行来寻找原点开关。 
⑦参考速度：终接近原点开关的速度，当轴*次碰到原点开关有效边沿儿后运行的速度，也就是触发了MC_Home指令后，轴立即以“逼近速度”运行来寻找原点开关，当轴碰到原点开关的有效边沿后轴从“逼近速度”切换到“参考速度”来终完成原点定位。“参考速度”要小于“逼近速度”，“参考速度”和“逼近速度”都不宜设置的过快。在可接受的范围内，设置较慢的速度值。 
⑧起始位置偏移量：该值不为零时，轴会在距离原点开关一段距离（该距离值就是偏移量）停下来，把该位置标记为原点位置值。该值为零时，轴会停在原点开关边沿儿处。 
⑨参考点位置：该值就是⑧中的原点位置值。

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如下图所示，用例子来说明轴主动回原点的执行过程。根据轴与原点开关的相对位置，分成4种情况：轴在原点开关负方向侧，轴在原点开关的正方向侧，轴刚执行过回原点指令，轴在原点开关的正下方。

①当程序以Mode=3触发MC_Home指令时，轴立即以“逼近速度 10.0mm/s”向右（正方向）运行寻找原点开关； 
②当轴碰到参考点的有效边沿，切换运行速度为“参考速度2.0mm/s”继续运行； 
③当轴的左边沿与原点开关有效边沿重合时，轴完成回原点动作。

①当轴在原点开关的正方向（右侧）时，触发主动回原点指令，轴会以“逼近速度”运行直到碰到右限位开关，如果在这种情况下，用户没有使能“允许硬件限位开关处自动反转”选项，则轴因错误取消回原点动作并按急停速度使轴制动；如果用户使能了该选项，则轴将以组态的减速度减速（不是以紧急减速度）运行，然后反向运行，反向继续寻找原点开关； 
②当轴掉头后继续以“逼近速度”向负方向寻找原点开关的有效边沿； 
③原点开关的有效边沿是右侧边沿，当轴碰到原点开关的有效边沿后，将速度切换成“参考速度”终完成定位。

上图中的3和4说明了两种特殊情况下轴的回原点的过程。

下图以4种情况来说明轴以“负方向”和“下侧”的方式主动回原点的过程。

被动

被动回原点指的是：轴在运行过程中碰到原点开关，轴的当前位置将设置为回原点位置值。

①输入原点开关：参考主动会原点中该项的说明。 
②选择电平：参考主动回原点中该项的说明。 
③参考点开关一侧：参考主动回原点中第5项的说明。 
④参考点位置： 该值是MC_Home指令中“Position”管脚的数值。

用例子说明如何实现一个被动回原点的功能：

步骤一：在上图中选则“参考点开关一侧”为“上侧”； 
步骤二：先让轴执行一个相对运动指令，该指令设定的路径能让轴经过原点开关； 
步骤三：在该指令指令的过程中，触发MC_Home指令，设置模式为Mode=2.
步骤四：这时再触发MC_MoveRelative指令，要保证触发该指令的方向能够经过原点开关。

『结果』当轴以MC_MoveRelative指令的速度运行的过程中碰到原点开关的有效边沿时，轴立即更新坐标位置为MC_Home指令上的“Position”值，如下图所示。在这个过程中轴并不停止运行，也不会更改运行速度。直到达到MC_MoveRelative指令的距离值，轴停止运行。

『结论』 
1. 被动回原点功能的实现需要MC_Home指令与MC_MoveRelative指令，或MC_MoveAbsolute指令，或是MC_MoveVelocity指令，或是MC_MoveJog指令联合使用。 
2. 被动回原点需要原点开关。 
3. 被动回原点不需要轴不执行其他指令而专门执行主动回原点功能，而是轴在执行其他运动的过程中完成回原点的功能。